完全纵波方程有限差分波场模拟

通常情况下，当介质的密度变化相对于其速度变化很小时，可以近似地将密度看作常数，使用声波方程及速度函数来描述波动问题是可行的；如果介质的密度变化与其速度变化相当或更大时，则密度的变化不可忽略，声波方程没有体现密度函数对波场的影响。本文从弹性动力学的基本方程出发，导出了非均匀介质的完全纵波方程及其有限差分格式，完全纵波方程右端含有压力场空问变化项和密度空间变化项，完整地描述了介质的速度和密度两种因素对波动过程所起的作用。数值算例表明，在研究不均匀地质体和地层界面上的反射、透射问题时，完全纵波方程的模拟结果能更准确地描述波场特征。文中还结合反射、透射问题的解析解对相应的模拟结果进行了分析，指出当界面上、下存在明显的密度差异时，考察反射问题时要使用阻抗或阻抗率的概念。     

基于双相介质流体密度反演的储层预测方法及应用

目前与储层相关的勘探技术大多基于均匀单相各向同性介质模型的假设,忽略了储层的孔隙结构和充填流体,在实际应用中可能会对精度产生一定的影响。双相介质理论认为,地下介质由固体和流体(包括气体和液体)组成,能更准确地描述含油气地层中地球物理响应特征,提高油气检测精度。利用测井、录井及井中地层的地质解释结果,基于质量守恒理论和方程,进行井中目标储层流体(气体)和骨架密度参数的反演数值计算,根据计算的气体密度参数实现目标储层的流体识别。基于概率神经网络进行的流体密度反演,将井上得到的流体密度与地震属性进行训练,将训练得到的非线性映射关系推广到整个三维数据体,最终反演得到储层流体密度数据体,定量对储层进行描述和评价。利用实际资料进行流体密度预测,反演结果与实际测试结果吻合。     

综合平面波地震记录与测井曲线的二维声波方程反演

地震波可以用一个声波方程作近似描述。本文提出一种综合测井曲线和平面波反射地震记录的速度反演法。正演问题基于二维声波方程。在反演中,利用最小平方正则化方法使计算的数据与观测的数据之间差值最小。数值实例表明,在反演过程中引入测井数据可改进有噪数据算法的稳健性。     

利用声波资料评价稠油热采区蒸汽波及范围的方法与实践

利用声波(或地震波)进行地下蒸汽和含气识别是孔隙弹性波动理论研究的应用方向之一.根据双相多孔介质声波传播理论与相关实验以及对于大量现场资料的统计分析结果,概括了蒸汽波及范围内声波测井响应在声学方面的2个特征,即声波速度的低异常和幅度的强衰减.据此总结了利用声波资料评价蒸汽波及范围的实用方法,并对实际资料进行了解释和分析,肯定了利用声波资料评价蒸汽波及范围的有效性和实用性,进一步考察了蒸汽波及范围对稠油生产的影响,为稠油剩余油描述及相关工作提供了新的信息和思路;同时,也为利用孔隙介质弹性波动理论评价地下蒸汽分布范围的适用性提供了新的现场实际例证.     

声波介质中速度和密度反演

假设地震波在地下介质中的传播用二维声波方程来描述,则利用分布参数控制系统的伴随理论、引入原始状态方程的伴随方程,可同时导出速度和密度各自的梯度公式、在反演计算中.应用共轭梯度法和广义变量轮换法,进行了数值试算,其结果表明了该方法的可行性和稳定性。     

储层速度和密度与孔隙度、泥质含量以及含水饱和度的关系

油气储层速度和密度与储层参数的关系对地震资料解释以及储层参数预测等具有重要的意义。利用WX地区实际测井解释数据，就声波时差、密度与孔隙度、泥质含量以及含水饱和度之间的相互关系进行了多元线性回归分析。结果表明，用密度参数可以获得较为理想的线性回归方程，而用声波时差参数难以获得合理的回归方程。这说明密度与各储层参数之间具有较好的线性关系，而声波时差或速度与储层参数之间的相互关系要复杂得多。     

利用声波资料计算天然气水合物饱和度的可靠性实验

为了探讨利用声波速度数据计算天然气水合物(以下简称水合物)饱和度的可靠性,通过岩石物理实验测量非固结砂泥沉积物中水合物生成过程中的纵、横波速度及其变化值;利用物质平衡方程,结合pVT状态方程及其测试条件,建立了实验过程中水合物饱和度的计算模型;在此基础上,分析了非固结沉积物声波速度随水合物饱和度增加的变化规律,利用修正的Lee权重声波公式,计算了水合物的饱和度,并与实验得到的饱和度数据进行了比较。研究结果表明:(1)在水合物含量达到一定程度的情况下,可以利用声波资料计算水合物的饱和度;(2)随着沉积物中水合物含量的不断增加,非固结砂泥沉积物的纵、横波速度也随之增大,二者之间具有较好的线性相关性;(3)利用声波资料计算所得的水合物饱和度数值与实验室测试得到的结果可比性较高、误差较小。结论认为,该研究成果为利用实际声波测井资料计算水合物的饱和度提供了依据。     

基于最佳平方逼近的TTI介质解耦qP波与qSV波逆时偏移

在实际地震资料处理中,若忽略各向异性影响、TTI介质对称轴倾角变化,会造成目标体成像位置偏差,甚至由焦散问题造成振幅不均衡。传统TI介质耦合拟声波方程正演模拟与逆时偏移存在伪横波干扰,且在各向异性参数ε<δ时数值模拟不稳定。为此,借鉴前人经验,首先使用最佳平方逼近（OQA）近似VTI介质精确相速度公式,分别得到较高精度的近似qP波、qSV波相速度公式。然后从近似相速度公式出发,推导了二维TTI介质解耦qP波、qSV波波动方程。为实现高效、稳定的数值模拟,使用有限差分-伪谱混合法求解波动方程。最终,建立了高精度、高效率、稳定的TTI介质正演模拟与逆时偏移成像算法。数值模拟实验表明,所提方法可实现复杂TTI介质偏移成像。     

双相介质和弹性介质混合模型的有限差分声波模拟

实际的油气藏是由致密的盖层、基底(理想弹性介质)和储集层(含流体多孔介质)组成。本文给出了一种混合有限差分算法,用声波方程描述波在弹性介质中的传播特性,用 Biot 的 P波方程描述波在含流体多孔介质中的传播特征。数值模拟结果表明,该算法既能精确地描述实际油气藏中的波的传播特性,又能节省计算机内存和机时。     

TTI介质逆时偏移成像

本文基于Alkhalifah的P-SV波频散关系,应用声波近似假设推导了横向各向同性介质(TI)中的声波标量方程组,其中每个方程都含有与时间和空间有关的二阶导数项,并且方程中不含有混合导数项,易于利用有限差分法进行数值模拟。文中采用改进的不完全声波近似假设,从而获得了更长的稳定模拟时间,与采用传统声波近似假设相比,波场传播更加稳定。有限差分数值模拟及复杂模型数据的计算结果表明,TI介质中的声波标量方程组能准确地描述准声波在TI介质中的运动学特征,能很好地进行逆时偏移成像。     

利用地震层速度计算排替压力的方法探讨

目前,评价盖层封闭能力的主要参数有岩石的排替压力、孔隙率、渗透率、密度、孔隙中值半径、比表面等.在这些参数中,排替压力是最直接、最根本、层客观的参数.实际资料表明:①岩石的排替压力随孔隙率、渗透率、孔隙中值半径的减小而增大,随密度、比表面的增大而增大;②声波速度可用孔隙率来描述(Δt=Aψ+B),而扎隙率与密度紧密相关;③经过适当校正的地震层速度可以替代声波速度.由此可以推导出地震层速度与排替压力的关系式.利用该关系式,便可在一个区域内计算排替压力.     

声波方程参数化模式及多参数全波形反演去耦合化策略

参数耦合化是制约多参数全波形反演应用的关键因素之一。从速度-密度方程出发,基于介质弱扰动线性假设,利用波动方程的格林函数积分解推导了速度-密度、模量-密度、阻抗-密度、阻抗-速度、模量-速度及模量-阻抗6种参数化模式下的敏感核函数;研究了每种参数化模式下各参数辐射模式,分析总结了参数化模式下参数耦合性态;提出在阻抗-速度参数化模式下先利用大角度地震数据进行速度反演,再利用小角度地震数据进行阻抗反演的声波方程全波形反演优化策略。通过理论模型数值实验实现了速度-密度、模量-密度、阻抗-密度以及阻抗-速度4种参数化模式下的反演,反演结果与理论推导一致。     

由高分辨声波测井确定地震速度和各向异性

高分辨声波测井能以极小的间距对地层进行采样.两个采样点之间的变化经常是很大的。分层的精细程度可与测井采样相同甚至更好.对于地震波传播,薄层介质可用等效均匀横向各向同性 TI 介适当质当平均值来表示,这种做法的前提是假设声波测井每个数据点所反映的是各向同性地层。这个假设往往在一个区域中因有很多薄泥岩层而不能成立,尽管如此,我们还是能在等效介质中得到准确的纵波和横波时差值.在变化剧烈的剖面中.在高分辨声波和密度测井曲线旁边,我们显示了计算出的长波的纵波和横波时差以及各向异性估算值,水平、垂直应力和声波偏移曲线,即从平均时差减去累计声波时差就得到了传播时差.纵波偏移值为正,上限值为1.5μs/ft,横波上限值为2.5μs/ft,当有比测井采样间距更薄的层或有一些明显的层内各向异性存在时(例如泥岩),以均匀介质为等效介质的各向异性将导致对实际各向异性情况的低估.由多分量多偏移距 VSP 测量得到的数据将提供非垂直资料,该资料是建立与声测井和地震观测最相吻合的缓慢变化的等效 TI 介质所必须的.     

裂缝参数对纵波各向异性影响的数值模拟

利用地震资料研究天然裂缝的纵波方位各向异性，目前还缺乏纵波属性对裂缝的敏感性系统分析。为此，基于数字图像处理技术，通过设置裂缝参数，采用邻点融合方法建立非均匀性的随机裂缝介质；基于声波波动理论，对随机离散裂缝模型的声波波场进行数值模拟，通过计算不同测线方位的声波速度和衰减系数，分析声学参数与裂缝分布、走向、密度及流体间的关系，可较准确地判定裂缝方向。对随机离散裂缝模型的声波波场的数值模拟结果表明：裂缝参数变化对声波衰减系数的影响远远大于对声波速度的影响，采用声波衰减系数最小值对应的测线方位可较准确地判定裂缝走向；随着裂缝密度增加，衰减系数相对变化量减小；随着含水饱和度增加，速度和衰减系数的相对变化量均先增大后减小。     

一阶速度—压力常分数阶黏滞声波方程及其数值模拟

与传统的整数阶黏滞波动方程相比,分数阶拉普拉斯算子黏滞方程能更准确地匹配目前广泛使用的常Q模型,而且分数阶黏滞波动方程中控制振幅衰减和相位变化的算子是显式分离的,这对于发展稳定的衰减补偿逆时偏移算法至关重要。首先基于时间域二阶位移形式的常分数阶拉普拉斯算子黏滞声波方程,推导了一阶速度-压力形式常分数阶拉普拉斯算子黏滞声波方程;为了模拟更加真实的振幅变化信息,在新的黏滞声波方程中考虑了密度空变的影响;为了避免由傅里叶变换的周期性而引入的虚假反射,提出了一种适用于分数阶黏滞声波方程的卷积型完全匹配层（CPML）吸收边界加载方法;最后采用交错网格伪谱法进行数值模拟。均匀介质中数值解与解析解的对比证实了该一阶速度-压力常分数阶黏滞声波方程能准确描述常Q模型,BP盐丘模型的地震波场模拟结果证实了其对复杂介质的适用性。     

基于波动方程解析解的块约束广义声阻抗反演

由于前期处理过程多数情况下基于声学介质假设,叠前地震道集更趋向于声学AVO特征。密度作为一种非常可靠的弹性参数在储层描述中起着关键作用,但反演过程不稳定。为此,提出基于声波方程解析解的块约束广义波阻抗反演方法。该方法通过部分叠加剖面反演随入射角变化的广义声阻抗,在此基础上提取稳定的速度和密度参数。针对常规阻抗反演方法忽略透射损失、层间多次波问题,基于推导的递归公式,对一维声波方程进行解析求解,获取不同入射角的全波场响应,并利用链式法则推导了对应的模型导数用于梯度类反演算法。为提高反演结果的分辨率,在贝叶斯理论框架下引入块约束,以获取稳定且边界清晰的反演结果。模型数据验证了所提出的正、反演方法的有效性;通过噪声测试验证了块约束反演方法的抗噪能力以及边界刻画能力;实际资料反演结果表明,新方法的反演结果分辨率高,边界刻画清晰,提取的速度、密度参数稳定且准确。     

带边界条件声波方程速度提取的摄动方法

利用摄动方法可以在数学上较严谨地获得地下介质的速度分布。然而在生产上至今尚未有广泛应用,值得继续深入探讨。本文继续了[1]中的工作,从更加符合地震勘探的实际模型出发,采用了带边界条件声波方程的提法,并使用了与[1]完全不同的数学推导,最终得出地下介质的深度剖面与通常使用的叠加偏移技术所得的剖面相仿,结果表明利用摄动方法对地震资料进行解释是可行的。 《石油地球物理勘探》1980年第5期上发表了北京大学陈亚浙老师“地震波速度计算的摄动方法”一文。这种方法从数学上求出速度解,获得深度剖面。在求速度解时,给了两个简化条件:(1)地层中传播的波可以用声波方程描述;(2)速度变化不大时,可将非线性问题化为线性问题。其中为简化声波波场在地面所满足的边界条件,文章考虑了一个近似问题,即假设介质完全充满全空间,且上下两半空间关于地面是对称的,可对波场施行偶延拓,从而略去了边界条件的提法。本文则保留边界条件的提法。为简单起见,仅对层状介质进行讨论。     

东濮凹陷含盐地层合成地震记录制作方法研究

地震资料的解释和精细储层预测要求对地质层位以及砂体进行准确的标定。利用单井测井资料制作优质的合成地震记录是进行地震地质层位标定的基本途径。在利用单井资料人工制作合成地震记录时主要应用声波时差（速度）和密度资料，在我国东部地区一些老井因缺少密度资料，需要利用Gardner经验公式由速度数据转换密度。在含盐地层中，仅靠速度及其转换的密度制作的合成记录无法与实际地震剖面很好地对比。在充分研究含盐地层不同岩性地球物理参数的基础上，针对东濮凹陷盐岩层，采取密度替代法进行合成地震记录的制作，在实际应用中取得了较好的效果。     

随钻声波远探测声波速度成像数值模拟与试验

为了获取井周地层方位声波速度信息,评价地层的非均匀性,设计了不同方向速度模型井,研究了随钻声波远探测的方位声波速度测量性能。不同方向速度模型井包含4个扇区,相邻扇区纵波速度和横波速度均不同。数值模拟了该模型井的声波传播,采用偏极子发射和偏极子接收的测量模式,获得了方位角为0°,90°,180°和270°时的阵列接收波形,从接收波形提取到了井周地层方位声波速度信息,识别到了方位分区的变化。根据不同方向速度模型井的参数设计了试验装置,使用瓦片状方位声源准确测量到2个扇区高速介质的声波速度,识别出2个扇区低速介质的声波速度变化趋势,试验结果与数值模拟结果基本一致。研究结果表明,利用不同方向速度模型井可以对不同方向的声波速度进行评价,为随钻声波远探测进行地质导向和地层各向异性分析提供理论依据。     

层理对页岩纵波特性的影响

研究层理性页岩声波响应特征有助于利用声波测井资料指导页岩气井安全钻井。采集四川盆地长宁地区下志留统龙马溪组露头页岩岩样,并沿不同角度钻取页岩岩心。基于多频声波测试系统,开展了多层理角度下页岩声波实验,分析了层理角度对纵波速度、衰减系数、时域、频域等特性的影响。开展了数值模拟实验,分析了岩心端面垂直时平行层理面、层理密度对波速、衰减的影响。结果表明：随着层理角度增大声波时差、声波衰减系数均线性增大;声波速度存在频散现象,测试频率不同,声波速度不同;声波速度与层理密度呈线性负相关;层理角度对页岩声波主频没有影响。该研究结果为页岩气井安全钻井及压裂改造等工程设计提供了参考。